[发明专利]一种机车齿轮锻件的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮锻件的制造方法，特别是涉及一种用于机车的齿轮锻件的生产方法。

背景技术

齿轮转动是应用最为广泛的一种传动形式，与其它传动相比，具有传递的功率大、速度范围广、效率高、工作可靠、寿命长、结构紧凑、能保证恒定传动比。齿轮箱是机车中的一个重要的机械部件，作为传递动力的部件，其主要功用是将产生的动力进行传递。但是现有的齿轮箱有寿命较短的弱点，制约了整体机车的安全运行，需要加以改进。

影响齿轮箱寿命的主要部件就是齿轮。现有技术中，齿轮箱的齿轮主要有以下几方面的缺点：

(1)齿轮箱的齿面疲劳点蚀：齿轮工作时，当齿面接触应力超过材料的接触疲劳极限时，齿面的表层会产生细微的疲劳裂纹，从而造成许多微粒从工作表面上脱落下来，在表面出现许多月牙形的浅坑，这使齿轮不能正常工作而失效，导致齿面疲劳点蚀。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。(2)齿轮折断：当弯曲应力超过弯曲疲劳极限，齿轮重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐渐扩展，致使齿轮折断。(3)齿面磨损：在载荷作用下，齿面会产生磨损，使齿侧间隙增大，齿根厚度减小，从而产生冲击和噪声。齿面磨损是它不可避免的失效形式。(4)齿面胶合：高速重载的齿轮转动，当啮合区的温度升高，会破坏润滑油的作用，使之不能良好地润滑而导致齿面粘结在一起。(5)齿面塑性变形：在重载作用下，当齿面硬度不够时，会产生一定的塑性变形。

对于机车齿轮箱，在保证大功率传动需要的同时，为适应某些特殊场合的运用还必须考虑其轻量化的需要，同时齿轮的轮齿要能耐磨、抗冲击，需使用较好的合金材料，为节约成本，齿轮一般都不是整体式结构，往往将齿圈、轮辐、轮毂各自单独加工，然后采用焊接将其连接成整体。为了保证齿圈轮齿在大功率传动时有足够的强度，齿圈材料一般均采用低碳、合金元素较多的合金结构钢并经渗碳淬火处理。现有技术中都是在焊接前对齿圈进行渗碳淬火处理，焊接后仅进行精加工以完成齿轮的制造。但是由于焊接前会对齿圈进行预热并且在焊接过程中会产生大量的热量，当齿面温度超过渗碳淬火齿轮的低温回火温度时，齿轮齿面硬度会降低从而影响其性能。而且，为了消除焊接应力，在焊后需要对焊接组件进行热时效处理，如果温度过低就达不到去应力的效果，而温度过高则又会降低齿面的硬度，从而影响其性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种焊接结构渗碳淬火齿轮的生产方法，通过焊接前以及焊接后各进行一次淬火处理，从而除了能够解决焊接变形、焊缝开裂等问题、保证了齿轮齿面的硬度以外，还能消除焊接产生的应力。

本发明提出的机车齿轮锻件的生产方法，包括如下步骤：

第一步，采用渗碳钢制作齿圈、轮毂、辐板的锻件毛坯，所述渗碳钢可以采用20CrMnTi、20CrMnMo、15CrNi6、17Cr2Ni2A、20CrNi2MoA、17CrNiMo6或17Cr2Ni2MoA；在某些对硬度要求更高的场合，渗碳钢材料可以采用42CrMoA或34Cr2Ni2MoA。

第二步，加工齿圈：将渗碳钢锻件毛坯材料正火处理后，加工齿圈的内外圆和两端面，其中齿圈的长度留余量14mm，齿圈的直径留余量12mm；此后在齿圈外圆周两侧边上倒角；接着在齿圈上进行齿形粗加工，并为下一步的精加工留下加工余量12mm；对粗加工完毕的齿圈进行超声波探伤检查；将经超声波探伤检查合格后的齿圈通过采用渗碳剂来进行渗碳淬火处理，其中渗碳淬火温度为830℃至850℃，淬火后采用油冷的方式进行冷却；最后对齿圈进行低温回火处理，回火温度为220℃至240℃；

第三步，加工轮毂：将渗碳钢锻件毛坯材料正火处理后，粗加工轮毂的内外圆和两端面，粗加工内外圆时，直径留12mm的余量，两端面留10mm的余量，然后在粗加工后的轮毂的外圆两侧倒角，接着对轮毂进行渗碳淬火处理，淬火温度为830℃至850℃，淬火后对其进行油冷并随后低温回火处理，回火温度为220℃至240℃；

第四步，加工辐板：将渗碳钢锻件毛坯材料正火处理后，粗加工该毛坯材料以制成辐板，粗加工时留15mm余量；

第五步，将所述第三和第四步制成的齿圈、轮毂和辐板焊接成齿轮，焊接前先对齿圈、轮毂和辐板进行预热，焊接后采用超声波对焊缝进行探伤检查；

第六步，第五步探伤检查合格后的齿轮进行退火处理，退火温度为550℃，时间为25小时，然后对齿圈进行滚齿处理；

第七步，精加工，对齿圈齿形、轮毂以及焊缝进行精加工处理；